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九月 3 2019

什么是集成电路?

  集成电路是20世纪50年代后期一60年代发展起来的一种新型半导体器件,其应用遍及人类生活的方方面面。现代计算、交流、制造和交通系统,包括互联网,全都依赖于集成电路的存在。甚至很多学者认为有集成电路带来的数字革命是人类历史中最重要的事件。那么什么是集成电路?下面一起来看看:

  一、概念

  集成电路(integrated circuit)或称微电路(microcircuit)、 微芯片(microchip)、芯片(chip)是一种微型电子器件或部件。采用一定的工艺,把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起,制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上,然后封装在一个管壳内,成为具有所需电路功能的微型结构;其中所有元件在结构上已组成一个整体,使电子元件向着微小型化、低功耗、智能化和高可靠性方面迈进了一大步。它在电路中用字母“IC”(也有用文字符号“N”等)表示。其封装外壳有圆壳式、扁平式或双列直插式等多种形式。

  从1949年到1957年,维尔纳·雅各比(Werner Jacobi)、杰弗里·杜默(Jeffrey Dummer)、西德尼·达林顿(Sidney Darlington)、樽井康夫(Yasuo Tarui)都开发了原型,但现代集成电路是由杰克·基尔比在1958年发明的。其因此荣获2000年诺贝尔物理奖,但同时间也发展出近代实用的集成电路的罗伯特·诺伊斯,却早于1990年就过世。

集成电路

  图1 集成电路

  二、特点

  (1)专用性强。

  (2)频率特性好、速度快。

  (3)体积小、质量轻、功能全。

  (4)可靠性高、寿命长、安装方便。

  (5)集成电路需要外接一些辅助元件才能正常工作。

集成电路外形

  图2 集成电路外形

  三、优缺点

  1.优点

  (1)电路简单。由于采用了集成电路,简化了整机电路的设计、调试和安装,特别是采用一些专用集成电路后,整机电路显得更为简单。

  (2)性价比高。相对于分立元器件电路而言,采用集成电路构成的整机电路性能指标更高,与分立电子元器件电路相比,集成电路的成本、价格更低。例如,集成运放电路的增益之高、零点漂移之小是分立电子元器件电路无法比拟的。

  (3)可靠性强。集成电路具有可靠性高的优点,从而提高了整机电路工作的可靠性,提高了电路的工作性能和一致性。另外,采用集成电路后,电路中的焊点大幅度减少,出现虚焊的可能性下降,使整机电路工作更为可靠。

  2.缺点

  (1)电路拆卸困难。集成电路的引脚很多,给修理、拆卸集成电路带来了很大的困难,特别是引脚很多的四列集成电路,拆卸比辕困难。

  (2)修理成本增加。当集成电路内电路中的部分电路出现故障时,通常必须整块。

微电路

  图3 微电路

  四、选择事项

  (1)对功能相同但封装不同的集成电路应根据使用条件而定。

  (2)对要求较高的电路,可选用参数指标高的集成电路,而对各项指标要求不太高的电路,就不一定要选择高指标的产品。

  (3)根据电路要求选择。各种电子产品都由不同的电路组成,各部分电路功能不同,要求不同。例如,电源电路,是选用串联型还是开关型、输出电压是多少、输入电压是多少等都是选择时要考虑的。

  (4)选择集成电路时要了解所选集成电路的性能,因为不同类型的集成电路的参数各不相同。若不清楚,则要查阅有关资料。总之在将集成电路装入电路前,要全面了解该集成电路的功能、电气参数、引脚功能和排列规律等。

微芯片

  图4 微芯片

  本文介绍了集成电路的概念、特点、优缺点以及选择事项。如今集成电路已进入超深亚微米时代,体硅CMOS的批量生产已采用90nm工艺、300mm晶圆;65nm工艺也即将量产化;集成电路的发展仍以继续追求高频、高速、高集成度、多功能、低功耗为目标。

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